古建木构件化学组分近红外光谱分析

摘要

在材种鉴定的基础上,通过近红外光谱(NIRS)定性分析了建成约600 a的木造古建筑木构件的化学组分,结合木构件化学组分定量分析,与现代木材相比较,探讨了近红外光谱技术评价木构件老化的可行性。结果表明:近红外二阶导数特征性谱带反映了木材纤维素以及半纤维素和木质素的基团信息,而其差谱反映出木构件与对照样化学组分变化。这些光谱特征与传统的化学组分定量分析的结果非常一致:纤维素和半纤维素相对含量减少而木质素相对含量增加,与各种组分谱带差谱的增减相对应。此外,在5 882,5 587和5 464 cm-1等谱带处反映的纤维素结晶和半结晶区的光谱信息,差谱观察到木构件与现代材落叶松之间化学组分的不变或减少,其结果与X射线衍射(XRD)方法获得的木材结晶度分析结果相一致。通过NIRS定性分析木构件化学组分及结晶度变化,接近于现场检测方法,使用便携式NIRS,在古建筑木构件端头裸露部位获取光谱信息,能够实现现场对木材化学组分的无损定性评价。本实验结果也表明,除了常规的红外光谱(FT-IR)、XRD分析技术,NIRS技术对于木构件老化状况的评价是一种有潜力的无损检测方法。